לשם מה משתמשים צמדים תרמיים?

צמדים תרמיים הם חיישני טמפרטורה העשויים משתי סגסוגות מתכת. כאשר שתי המתכות מתאחדות ליצירת צומת, נוצר מתח כאשר יש הבדלי טמפרטורה ביניהן. זה ידוע בשם אפקט Seebeck.

הרופא הגרמני שהפך לפיזיקאי תומאס יוהן סיבק גילה את אפקט סיבק. הוא לקח שתי מתכות שונות, כשאחת בטמפרטורה גבוהה יותר מהשנייה, ויצר מעגל סדרתי על ידי חיבורן בצומת. הוא גילה שהוא מסוגל לייצר מתח. ככל שהפרש הטמפרטורות גדול יותר ביניהם, כך המתח שנוצר היה גבוה יותר, והוא גילה שהתוצאות אינן תלויות בצורת המתכת.

צמדים תרמיים הם בעלי ערך במדע והנדסה, בשל תכונות כגון זמן התגובה המהיר שלהם וגודלם הקטן. יש להם את היכולת למדוד במדויק טמפרטורות קיצוניות, בטווחים שבין 270 ל -2,500 מעלות צלזיוס, ושגיאות בטווח של 0.5 עד 2 מעלות צלזיוס.

החיסרון של צמדים תרמיים הוא שהאותות המופקים עשויים להיות לא ליניאריים, ולכן יש לכייל אותם בזהירות.

שתי סגסוגות מתכת מובאות יחד כדי ליצור צומת. חלק אחד מהצומת ממוקם על מקור שהטמפרטורה שלו אמורה להימדד, ואילו הקצה השני נשמר בהתייחסות קבועה דרך מקור טמפרטורה. מקור הטמפרטורה הוא בדרך כלל חיישן טמפרטורה במצב מוצק, אם כי מבוגרים משתמשים באמבט מי קרח.

גורם אחד לרגישות לטמפרטורה הוא סוג שילובי המתכות בהם משתמשים. שילוב ניקל-ניקל טווח טמפרטורות של -50 עד 1,410 מעלות צלזיוס, בעוד שרניום-רניום יכול למדוד בין 0 ל -2,315 מעלות צלזיוס. כרום-אלום, נחושת-קבוע, וברזל-קבוע הם הנפוצים ביותר.

ישנם מספר סוגים שונים. הם מסווגים על פי הטמפרטורה המקסימלית שהם יכולים למדוד, היכן הם יכולים לפעול, וקשיחותם. הנפוצים ביותר הם J, K, T ו- E. לדוגמא, ניתן להשתמש בצמדים תרמיים מסוג J ללא כיסוי הנקרא נדן, אם כי מומלץ על מנת להאריך את חייהם. צמדים תרמיים מסוג J יכולים לתפקד בסביבות בהן אין מספיק חמצן חופשי ויכולים למדוד עד 760 מעלות צלזיוס.

צמדים תרמיים הם הסוג הפופולרי ביותר של חיישני טמפרטורה. הם משמשים כמדי חום של בתי חולים, ובבדיקות אבחון עבור מנועי רכב. חלק ממכשירי הגז כגון דוודים, מחממי מים ותנורים משתמשים בהם כתכונות בטיחות; אם נורית הטייס כבה, הצמד התרמי מונע את פעולת שסתום הגז. הם משמשים גם ככלי עזר בפסטור חלב, וכמדחומי מזון. בתעשייה הם בעלי ערך כגששים וחיישנים.